CN101867353A - 晶体单元 - Google Patents

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Abstract

一种双旋转Y切割晶体单元，包括：晶体元件，该晶体元件分别以晶体轴(X，Y，Z)的X轴和Z轴为中心在逆时针方向上旋转角度θ°和角度φ°，该晶体元件的主表面垂直于新生成的旋转晶体轴(X’，Y”，Z’)中的Y”轴，并且该晶体元件形成为在一个方向上较长的矩形几何形状，其中，当利用X’轴作为在用作主表面的旋转的晶体轴的X’-Z’平面中的中心轴，该晶体元件在逆时针方向上旋转了角度α°时，该晶体元件的长边的方向相当于轴向，并且其中将该角度α°设定为
Figure 201010147434.6_AB_0
。

Description

晶体单元
技术领域
本发明涉及双旋转Y切割晶体单元的技术领域，并且具体地，涉及一种SC切割晶体单元，其中使得C模式下的晶体阻抗(CI)相对于B模式下的CI更小。
背景技术
诸如SC切割晶体单元的双旋转Y切割晶体单元在热冲击性能等方面是优异的。因此，例如，该双旋转Y切割晶体单元被用于恒温型的高稳定性晶体振荡器。在SC切割晶体单元中，不仅仅存在用于主振动的C模式，还存在由于振动频率接近C模式的振动频率而导致异常振荡(频率跃变)的B模式。因此，需要抑制该B模式，以便保证以C模式振荡。
图3a和图3b是用于说明现有技术的晶体单元的一个实例的示意图，其中图3a是SC切割晶体元件的切割方位角的图表，而图3b是晶体元件的示意图。
晶体单元包括SC切割晶体元件1。该晶体元件1的主表面垂直于最新旋转的晶体轴(X’，Y”，Z’)中的Y”轴，这些最新旋转的晶体轴(X’，Y”，Z’)以晶体轴(X，Y，Z)的X轴和Z轴为中心，以θ°(大约33°)和
Figure GSA00000065858400011
(大约22°)逆时针旋转而向左侧旋转。简言之，晶体单元包括双旋转Y切割晶体板，其中垂直于Y轴的主表面(Y表面)以X轴和Y轴为中心以θ°和向左侧旋转。
实际上，例如，双旋转Y切割晶体板以X轴为中心旋转θ°，并且随后以新生成的Z’轴为中心旋转可选地，该双旋转Y切割晶体板以Z轴为中心向左侧旋转φ°，并且随后以新生成的X’轴为中心向左侧旋转θ°。总的来说，θ是指方向角，而φ是指倾斜角，并且方向角θ对温度特性(峰值温度)有影响，而倾斜角φ对CI有影响。
此外，如图4所示，晶体是三角晶体。因此，用作电轴的X轴(实线)以120°的间隔存在，用作机械轴的Y轴(点划线)存在为垂直于X轴。顺便提及，图4是截面图，其中穿过纸面的方向是用作光轴的Z轴，并且该截面图垂直于Z轴。因此，利用在逆时针方向上旋转了30°的Y轴作为标准时，作为SC切割晶体元件的倾斜角
Figure GSA00000065858400021
是
Figure GSA00000065858400022
Figure GSA00000065858400023
，即，通过利用从X轴旋转角度30°作为标准，顺时针方向旋转了8°的角度。
例如，晶体元件1形成为在X’轴方向上较长的矩形几何形状，并且将X’轴限定为长度L，将Z’轴限定为宽度W，且将Y”轴限定为厚度T。例如，激励电极(未示出)形成在晶体元件1的两个主表面上，并且引出电极从该晶体元件的一端的两侧延伸。于是，引出电极从其延伸的晶体元件1的一端的两侧由未图示出的装置保持，并且该晶体元件1被密封封装，以形成晶体单元。
引用列表
专利文献
日本专利文献1：JP-A-2006-345115
日本专利文献2：JP-A-H11-177376
日本专利文献3：JP-A-S56-122516
发明内容
技术问题
然而，在具有上述结构(SC切割)的晶体单元中，产生了作为厚薄扭转振动的B模式(次振动)，使得与作为厚薄切变振动的C模式(主振动)接近，并且B模式下的CI与C模式下的CI彼此相等。因此，具有这样的问题，即，相对于以C模式的振荡，发生了以B模式的异常振荡。
由于该事实，例如，JP-A-2006-345115公开了提供一种关于C模式下和B模式下的振荡频率的谐振电路，目的在于抑制B模式以确保以C模式振荡。然而，在这种情况下，存在用作谐振电路的LC电路等需要使电路复杂的问题，这增加了零部件的数目而使设计复杂。
顺便提及，这些问题不仅仅发生在SC切割晶体单元中，而且同样地发生在其中相对于C模式产生了B模式的双旋转Y切割晶体单元中。例如，这些问题甚至同样地发生在例如其中方向角θ是33°且倾斜角φ是19°的IT切割晶体单元中，以及方向角θ是33°且倾斜角φ是15°的FC切割晶体单元中。
本发明的一个目的是提供一种双旋转Y切割晶体单元，其中使得B模式下的CI相对于C模式下的CI相对较大，以使得以C模式的振荡容易。
解决问题的方法
根据本发明的第一方面，提供一种双旋转Y切割晶体单元，包括：晶体元件，其分别以晶体轴(X，Y，Z)的X轴和Z轴为中心在逆时针方向上旋转角度θ°和角度φ°，该晶体元件的主表面垂直于新生成的旋转晶体轴(X’，Y”，Z’)中的Y”轴，并且该晶体元件形成为在一个方向上较长的矩形几何形状，其中，当利用X’轴作为在用作主表面的旋转晶体轴的X’-Z’平面中的中心轴，将该晶体元件在逆时针方向上旋转了角度α°时，该晶体元件的长边的方向相当于轴向，并且其中将该角度α°设定为
Figure GSA00000065858400031
根据本发明的第二方面，在双旋转Y切割晶体单元中，其中该双旋转Y切割晶体单元是SC切割晶体单元，其中晶体元件被构造成使得角度θ为33°而角度φ为22°。
根据本发明的第三方面，在根据本发明第一方面的双旋转Y切割晶体单元中，其中该双旋转Y切割晶体单元是IT切割晶体单元，其中，晶体元件被构造成使得角度θ为33°而角度φ为19°，或者是FC切割晶体单元，其中角度θ为33°而角度φ为15°。
本发明的有益效果
根据本发明的各方面，如通过将SC切割晶体单元作为实例所描述的，可以使B模式下的CI相对于C模式下的CI增加二十倍，以显著的更大。因此，防止了以B模式的异常振荡，以取保以C模式的振荡。
根据本发明的第二和第三方面，阐明了根据第一方面的双旋转Y切割晶体单元，并且此外，完成了根据第一方面的功效。
顺便提及，在JP-A-H11-177376中，示出了从应力敏感特性等的观点来看，将X’±45°设定为SC切割晶体单元。然而，在本发明中，在SC切割晶体单元的情况下，X’+53°或者-37°是从算式
Figure GSA00000065858400041
导出的。因此，本发明与JP-A-H11-177376是完全不同的。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个实施例的晶体元件(SC切割)的平面内旋转的视图；
图2是用于说明本发明的一个实施例的关于平面内旋转的CI特性图；
图3a和图3b是用于说明现有技术的晶体单元的一个实例的视图，其中图3a是SC切割晶体元件的切割方位角图，而图3b是晶体元件的示意图；以及
图4是示出与用于说明所述现有实例的晶体(石英)的Z轴垂直的平面的截面图。
附图标记
1.晶体元件
1A标准晶体元件
具体实施方式
下面，将参考图1(平面内旋转图)和图2(CI特性图)来描述本发明的一个实施例。顺便提及，与所述现有实例相同的那些部分用相同的附图标记表示，并且将简化或者省略其描述。
晶体单元包括SC切割晶体元件1，该SC切割晶体元件1的主表面垂直于旋转晶体轴(X’，Y”，Z’)中的Y”轴，该旋转晶体轴(X’，Y”，Z’)具有以晶体轴(X，Y，Z)中的X轴和Z轴为中心的33°的方向角θ和22°的倾斜角φ(参见图3a和图3b)。在这种情况下，如上所述，当由从X轴以相同的方向旋转了30°的Y轴来表示时，从X轴逆时针旋转的倾斜角φ(22°)是
Figure GSA00000065858400051
(参见图4)。
晶体元件1形成为在X’轴方向上较长的矩形几何形状，同时将Y”轴限定为厚度T，X’轴限定为长度L，而Z’轴限定为宽度W，并且该晶体元件1用作为标准晶体元件1A。例如，将长度L设定为3.2mm，并将宽度W设定为1.8mm，这使得边L/W的比率是1.8。顺便提及，假设将边L/W的比率设定为大约1.8或者更大，那么可以根本上增大B模式相对于C模式的CI(参见JP-A-S56-122516)。于是，在本实施例中，如图1所示，利用X’轴(倾斜角
Figure GSA00000065858400052
)作为标准(0°)，标准晶体元件1在作为该晶体元件1的主表面的平面X’-Z’中平面内旋转，以获得在该情况下的各晶体元件1的CI值。
图2是基于关于所述平面内旋转的实验结果的基本CI特性图。然而，当晶体元件利用X’轴作为标准(0°)在大约±90°的范围内在逆时针方向上和顺时针方向上旋转的时候，将平面内旋转角α绘制在横坐标上。此外，将C模式(曲线A)和B模式(曲线B)中关于该平面内旋转角α的CI值绘制在纵坐标上。
这里，当将X’轴作为标准的平面内旋转角α使用X轴作为标准(0°)的时候，将倾斜角
Figure GSA00000065858400061
与其相加，并且该平面内旋转角α变成此外，由于如上所述从X轴的倾斜角φ是
Figure GSA00000065858400063
所以该平面内旋转角α也可以利用作为标准来表示。顺便提及，在本实验中的标准晶体元件1A和晶体元件1利用引出电极的各一端的两侧来保持，该引出电极从在该标准晶体元件1A和晶体元件1二者的主表面上的激励电极(未示出)延伸。
如图2所示，当利用X’轴作为标准的平面内旋转角α在±90°的范围内的时候，使得C模式下的CI(曲线A)基本恒定为20Ω。这是因为即使在X轴的长度由于平面内旋转而改变的时候，也足以激发C模式(厚薄切变振动)而不会对CI具有影响。
相反，在作为从X’的平面内旋转角α的8°处，以及等于8°±90°的98°和-82°处，B模式下的CI(曲线B)达到等于C模式下的CI的最小值20Ω。于是，在等于8°±45°的53°和-37°处，B模式下的CI达到的最大值200Ω。简言之，B模式下的CI以从X’轴的平面内旋转角α＝8°为中心(最小值)，并且在该中心的±45°处达到最大值，并且在该中心的±90°处达到最小值。
利用这些事实，将从X’轴的平面内旋转角α设定为53°和-37°，这使得能够将在SC切割晶体单元中的B模式下的CI关于C模式下的CI的比率B/C增加大体二十倍，以显著的更大。因此，可以防止以B模式异常振荡，以使得易于以C模式振荡。于是，例如，与使用LC电路抑制B模式的情况相比，减少了零部件的数目，使得电路设计简单。
在上述实施例中，在SC切割晶体单元中，B模式下的CI最小化时的从X’轴(倾斜角φ＝22°)的平面内旋转角α是8°(8°±90°)，而B模式下的CI最大化时的平面内旋转角α是8°±45°。此时，如上所述，平面内旋转角α＝8°相当于
Figure GSA00000065858400071
因此，可以将CI最大化时的平面内旋转角α＝(8°±45°)表达为
Figure GSA00000065858400072
在这种情况下，B模式下的CI在
Figure GSA00000065858400073
时最小化，而在其中间的时最大化。
除了在上述实例中的SC切割晶体单元之外，这些事实在具有C模式和B模式的双旋转Y切割晶体单元的情况中引起相同的现象，例如，从X轴的旋转角，即，倾斜角φ是19°的IT切割晶体单元。因此，当从X轴的旋转角是时，B模式下的CI最大化，以使得关于C模式下的CI的比率B/C显著更大。利用这些事实，本发明基本上不仅仅可以应用于SC切割晶体单元，而且还可以应用于具有C模式和B模式的双旋转Y切割晶体单元。

Claims (3)

1.一种双旋转Y切割晶体单元，包括：
晶体元件，该晶体元件分别以晶体轴(X，Y，Z)的X轴和Z轴为中心在逆时针方向上旋转角度θ°和角度φ°，该晶体元件的主表面垂直于新生成的旋转晶体轴(X’，Y”，Z’)的Y”轴，并且该晶体元件形成为在一个方向上较长的矩形几何形状，
其中，当将X’轴作为所述旋转晶体轴中的X’-Z’平面中的中心轴，使所述晶体元件在所述逆时针方向上旋转角度α°时，该晶体元件的长边的方向对应于轴向，其中所述旋转晶体轴中的X’-Z’平面用作所述主表面，并且
其中，将所述角度α°设定为(30-φ)°±45°。
2.根据权利要求1所述的双旋转Y切割晶体单元，
其中，所述双旋转Y切割晶体单元是SC切割晶体单元，其中所述晶体元件被构造成角度θ为33°而角度φ为22°。
3.根据权利要求1所述的双旋转Y切割晶体单元，
其中，所述双旋转Y切割晶体单元是IT切割晶体单元，其中所述晶体元件被构造成角度θ为33°而角度φ为19°，或者所述双旋转Y切割晶体单元是FC切割晶体单元，其中角度θ为33°而角度φ为15°。
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